Themen / Angebote für Arbeiten

Ein wichtiger Aspekt haptischer VR-Systeme ist die Bestimmung der Positionsparameter der virtuellen Repräsentation des Benutzers (Avatar) in der virtuellen Welt. Diese Positionsparameter sind für die haptische Simulation der Interaktion mit virtuellen Objekten notwendig, da sie erst die Berechnung der Kontaktflächen ermöglichen. Auch zur angemessenen grafischen Darstellung des Avatars werden diese benötigt.

Heutige Eingabegeräte bestimmen nur sehr wenige Positionsparameter, was die Berechnung der übrigen Parameter mittels inverser Kinematik erforderlich macht. Daher soll ein kinematisches Modell der menschlichen Hand entwickelt werden, welches die Positionsberechnung und Darstellung der Hand des Benutzers in Echtzeit ermöglichen soll.

Am Lehrstuhl wurden im Rahmen des HAPTEX Forschungsprojekts Kraftrückkopplungssysteme in ein VR-System eingebunden, um in Virtuellen Realitäten einen Tasteindruck bei physikalischen Interaktion zu erhalten. Dabei wurde ein für die Bedürfnisse speziell angepasstes haptisches Gerät namens "GRAB" genutzt. Dieses war hardwareseitig mit einem PC verbunden, der über eine Netzwerkanbindung mit dem VR-System kommuniziert hat.

Diese Kommunikationsanbindung soll nun für ein anderes kommerziell verfügbares Gerät,
dem Phantom der Firma SensAble, realisiert werden. Im Detail soll dazu eine Client-Server-Kommunikation auf IP-Basis aufgebaut werden, die mit geringen Latenzzeiten (~ 1ms) arbeitet. Weiterhin sollen zwei der Geräte zusammen in einem virtuellen Arbeitsraum gekoppelt werden. Die dabei zu entwickelnde Software soll in C++ geschrieben werden und unter Linux lauffähig sein.

Am Institut für Mensch-Maschine-Kommunikation wird aktuell ein Raum für Forschung in Bereich Virtual-Reality ausgestattet. In einer Reihe von studentischen Arbeiten sollen daher kleinere Anwendungen für die einzelnen Komponenten dieses VR-Raums entwickelt werden. Diese sollen in erster Linie für nachfolgende Arbeiten die Verwendung der vorhandenen Programmierschnittstellen demonstrieren. Es soll aber auch die Leistungsfähigkeit der Geräte und vor allem deren Grenzen analysiert
werden.

Eine dieser Komponenten ist ein Datenhandschuh, der die Gelenkstellungen einer Hand erfassen kann. Mithilfe dieses Geräts soll ein System entwickelt werden, das die Steuerung von Anwendungen durch Gesten ermöglichen soll. Durch Erkennung der einzelnen Buchstaben des Fingeralphabets sollen auch Texteingaben möglich sein.

Am Institut für Mensch-Maschine-Kommunikation wird aktuell ein Raum für Forschung in Bereich Virtual-Reality ausgestattet. In einer Reihe von studentischen Arbeiten sollen daher kleinere Anwendungen für die einzelnen Komponenten dieses VR-Raums entwickelt werden. Diese sollen in erster Linie für nachfolgende Arbeiten die Verwendung der vorhandenen Programmierschnittstellen demonstrieren. Es soll aber auch die Leistungsfähigkeit der Geräte und vor allem deren Grenzen analysiert
werden.

Eine dieser Komponenten ist ein Datenhandschuh, der die Gelenkstellungen einer Hand erfassen kann. Mithilfe dieses Geräts soll ein System entwickelt werden, das es erlaubt physikalische Objekte einer
Virtual-Reality-Simulation zu manipulieren. Dabei soll eine vorhandene Softwarebibliothek zur physikalischen Simulation starrer Körper verwendet werden.

In der hier angebotenen Arbeit soll untersucht werden, ob eine frei verfügbare physikalische Simulationsbibliothek in der Lage ist, Interaktionskräfte exakt zu reproduzieren. Die verwendete Bibliothek enthält Methoden zur Kollisionsberechnung und physikalischen Simulation.

Aufgabe ist es anhand einer spielerischen Interaktion die physikalischen Modelle an ein Kraftrückkopplungsgerät  zu übertragen. Dabei soll zum Einen der Umfang der Bibliothek aufgezeigt und zum Anderen eine physikalische Schnittstelle zur Kraftübertragung an das Gerät entwickelt werden. Dies soll im Rahmen eines speziellen Spieles demonstriert werden, welches sich an Tetris 3D orientiert.

Für eine große Sammlung gleichartiger, aber individuell verschiedener Muster sollen Merkmale bestimmt werden, anhand derer sich diese schnell unterscheiden lassen. Insbesondere müssen diese Muster hierzu zunächst in ähnlich texturierte Bereiche segmentiert werden, um dann für die einzelnen Bereiche geeignete Merkmale zu extrahieren. Dies umfasst auch die Implementierung und das Testen von etablierten (und teilweise vorliegenden) Methoden.

Das resultierende Programm soll als Modul in einem System zur Katalogisierung einer großen Sammlung ähnlicher Muster eingesetzt werden.

Aufbauend auf dem Labor für Graphische Datenverarbeitung II sollen auf einer Playstation 3 mit Cell-Prozessor Algorithmen für die Wavelet-Kompression implementiert werden.

Dazu ist es vorab nötig sich mit der Hardware von Sonys Playstation 3 vertraut zu machen. Die Programmierumgebung muss eingerichtet, d.h. ein Linux-System mit lauffähigem C/C++ Compiler installiert werden.  Bilder fester Groesse muessen auf dem System angezeigt werden können. Mit diesen soll eine Wavelet-Transformation durchgeführt werden.  Dafür benötigt man eine einfache Benutzerführung. Von den transformierten Daten werden diejenigen, die sich unterhalb eines Schwellwertes befinden eliminiert; die verbleibenden mit dem Huffman-Algorithmus kodiert und gespeichert. Diese Schritte sind auch umgekehrt durchzuführen, um die gespeicherten Dateien auch wieder als Bilder anzuzeigen.

Weiterhin soll die Frage diskutiert werden, wie die Cell-Technologie hier sinnvoll ausgenutzt werden kann. Welche Vorgänge sind parallelisierbar? Anschliessend wird eine zweite Version des Programms implementiert, die die Cell-Technologie nutzt.

Voraussetzung für diese Bachelorarbeit sind gute Kenntnisse in C/C++ und Erfahrung mit Linux. Die Teilnahme am Labor für Graphische Datenverarbeitung 2 sollte erfolgt und vertiefte Kenntnisse bezüglich Wavelets vorhanden sein. Es sollte ein verstärktes Interesse bestehen sich selbständig in neue Technologien einzuarbeiten.

Aufbauend auf dem Labor für Graphische Datenverarbeitung II sollen auf einer Playstation 3 mit Cell-Prozessor Algorithmen für die Wavelet-Kompression implementiert werden.

Dazu ist es vorab nötig sich mit der Hardware von Sonys Playstation 3 vertraut zu machen. Die Programmierumgebung muss eingerichtet, d.h. ein Linux-System mit lauffähigem C/C++ Compiler installiert werden.  Bilder fester Groesse muessen auf dem System angezeigt werden können. Mit diesen soll eine Wavelet-Transformation durchgeführt werden.  Dafür benötigt man eine einfache Benutzerführung. Von den transformierten Daten werden diejenigen, die sich unterhalb eines Schwellwertes befinden eliminiert; die verbleibenden mit dem Huffman-Algorithmus kodiert und gespeichert. Diese Schritte sind auch umgekehrt durchzuführen, um die gespeicherten Dateien auch wieder als Bilder anzuzeigen.

Weiterhin soll die Frage diskutiert werden, wie die Cell-Technologie hier sinnvoll ausgenutzt werden kann. Welche Vorgänge sind parallelisierbar? Anschliessend wird eine zweite Version des Programms implementiert, die die Cell-Technologie nutzt.

Voraussetzung für diese Bachelorarbeit sind gute Kenntnisse in C/C++ und Erfahrung mit Linux. Die Teilnahme am Labor für Graphische Datenverarbeitung 2 sollte erfolgt und vertiefte Kenntnisse bezüglich Wavelets vorhanden sein. Es sollte ein verstärktes Interesse bestehen sich selbständig in neue Technologien einzuarbeiten.